2017年3月22~24日,第九屆花色素苷國際學術研討會(9th International Workshop on Anthocyanins,IWA)在紐西蘭奧克蘭市的喜來登酒店(Heritage Hotel)召開。本次會議由紐西蘭植物與食品研究所承辦。來自世界各地的70多位代表參加了會議。大會口頭報告25個,牆報報告29個。青島農業大學的戴洪義教授和祝軍教授參加了會議,祝軍教授在大會上作了題為「豬卵巢顆粒細胞由氧化劑誘導的氧化應激可以被紅肉蘋果提取的花色素苷去除」的學術報告,戴洪義教授發表了題為「紅肉蘋果酚類物質和胺基酸含量分析」的牆報,祝軍教授發表了題為「紅肉蘋果果皮類黃酮組分及抗氧化活性分析」的牆報。大會分12個專題,就6個專題進行了大會報告。會議代表通過口頭報告和牆報報告的形式交流了植物花青色素苷有關的最新研究進展,內容豐富,氣氛熱烈。現將會議主要內容按專題總結報告如下。
一、健康與營養(會議口頭報告12個)
美國的USDA營養研究中心的Dr. Barbala Shukitt-Hall對動物和志願者老年人的研究表明,來自藍莓和草莓的花色素苷具有改善運動能力和識別能力的作用,這種改善作用可能是通過消炎作用來實現的。其研究還發現藍莓對執行力起作用,而草莓對識別能力起作用。
澳大利亞南昆斯蘭大學的Prof. Linsay Brown提出含有花色素苷的功能食品除了給人體提供營養以外,對肥胖、高血壓、高血脂、高血糖等代謝綜合症有一定作用。尤其是來自紫玉米、北美沙果、紫李的花色素苷對代謝性綜合症的效果堪比亞麻酸和熱帶海帶纖維。建議在食品中添加漿果類花色素苷有助於減輕代謝綜合症,從而降低心血管紊亂和代謝紊亂的發生。
美國北卡羅來納州立大學的Prof. Gabriel Harrisy研究了不同品種黑莓冷藏後提取物對鼠細胞系的消炎作用,發現黑莓提出物抑制經LPS(脂多糖處理-誘發細胞炎症)刺激處理的鼠細胞系的氧化氮、PGE2、COX-2的形成,而對照花色素苷葡萄糖苷純品只能抑制氧化氮的形成。這意味著黑莓提取物中的其它多酚物質也有消炎作用。低溫冷藏對一個黑莓品種的提出物的消炎作用有影響,而對另一個品種無影響。
日本中部學院大學的Prof. Takanori Tsuda研究表明黑莓提取物(BCE)含有豐富的花色素苷,特別是3-芸香糖苷飛燕草素(D3R),可能誘導腸促胰島素GLP-1的分泌,有助於減少糖尿病藥物劑量和防止糖尿病的發生。日本愛知學院大學的Toshihiko Osawa研究表面黑醋慄含膳食纖維提取物(FRBE)具有通過下調促炎性細胞因子和改善脂質代謝而抗代謝綜合症的作用。因此,認為黑醋慄花色素苷具有抗炎作用並可能防止肥胖和肝病。
美國北卡羅來納州立大學的Debora Esposito注意到野漿果是阿拉斯加原住民重要的食物,人們有利用野漿果的製備物治療皮膚病的傳統,據信野漿果製備物具有消炎和抗微生物感染的作用。由此,他們研究了野漿果作為傷口癒合藥物和化妝品組分的可能。他們發現黑果巖高蘭、沼澤越橘和矮灌木蔓越橘的提取物中富含包括原花色素苷低聚物在內的複合類黃酮,有利於皮膚傷口和燒傷的癒合,有可能具有作為皮膚療傷和化妝品的添加劑的潛在價值。
美國北卡羅來納州立大學的Slavko Komarnytsky發現不同的漿果含有的花色素苷的結構有不同,以飛燕草色素(delphinidin)和二甲花翠素(malvidin)為主的比以花青色素(cyanidin)為主的花色素苷在改善代謝影響因素方面的作用更為明顯。漿果或花色素苷可以降低腸道氧化作用,促進轉型厭氧菌的增多。
澳大利亞維爾納大學的Prof. Doris Marko發現覆盤子中的飛燕草色素,以及或許還有其他花色素苷和多酚物質,具有保護結腸細胞免受鏈格孢菌毒素危害的作用。
紐西蘭植物與食品研究所的Prof. Roger Hurst團隊分析了300多種漿果花色素苷和多酚的抗氧化能力,發現含有黑醋慄漿果成分的食品具有增加體內抗氧化蛋白而調節人體氧化和發炎脅迫的作用,減輕體育運動造成的肌肉損傷,從而有助於運動後恢復。
青島農業大學蘋果育種團隊的研究生項亞在本校動物生殖生物學專家沈偉教授的指導下,開展了紅肉蘋果提取的花色素苷對離體條件下豬卵巢顆粒細胞因活性氧積累而導致的氧化脅迫的去除作用的研究,發現紅肉蘋果的花色素苷能減輕離體豬卵巢顆粒細胞氧化脅迫並抑制細胞凋亡。
英國阿爾斯特大學的Dr. Chris Gill在研究樹莓中的化學物質對癌症的潛在作用時發現食用樹莓後在迴腸中的三萜類化學物質可以部分地在Nrf2途徑協同下減輕腸道中DNA的損傷。
二、植物化學與分析(會議口頭報告4個)
法國農科院的Dr. Veronique Cheynier團隊與西班牙團隊合作利用高效快速質譜分析儀證實了葡萄酒多酚無規多聚化現象,建立了一套用於檢測葡萄酒後熟過程中多酚組分變化的結構模型,有可能用於監測葡萄酒之類的乙醛中介的化學反應。
美國的俄亥俄州立大學的Luis Rodriguez-Saona利用中紅外分析技術測定紫玉米穗軸加工中形成的黑色花色素苷與蛋白質複合物,具有取樣少,精度高的特點。
美國的俄亥俄州立大學的Gregory Sigurdson和法國農科院的Olivier Dangles研究了紫甘藍花色素苷在不同酸鹼環境下的色澤穩定性和變色機理。
三、生物合成與遺傳(會議口頭報告7個)
德國的分子植物生理研究所的Mr Takayuki Tohge利用代謝組學研究擬南芥及作物的類黃酮合成功能基因組學,發現了一些導致化學物質多樣性的關鍵基因。
英國的約翰英尼斯研究所的Ingo Appelhagen研究了花色素苷的運輸機制-囊泡吞噬作用,而後製成一個吞噬作用發生在質膜上而不是液泡膜上的一個花色素苷運輸途徑。研究的目標為建立植物細胞培養系,遠遠不斷地向培養基中分泌花色素苷。Prof. Cathie Martin揭示了花卉和水果色澤裝飾決定了花色素苷液泡吞噬(AVLs),證實了在植物富含色素的組織內花色素苷液泡吞噬的存在。
挪威北極大學的Dr. Laura Jaakola 研究了光照和溫度對野生茶藨子漿果花色素苷生物合成的相互作用,發現無論環境還是生態類型均影響花色素苷的組成和含量。高緯度和低溫提高花色素苷的生物合成,藍黑光提高花色素苷含量,而紅光通過胡蘿蔔素生物合成花色素苷。
以色列deMichal Oren-Shamir對牽牛花和葡萄細胞系的研究表明增加苯丙氨酸產生並不影響花色素苷著色作用。
山東農業大學郝玉金教授的團隊研究蘋果花色素苷生物合成的調控機理,發現MdMYB1與MdBT2蛋白相互作用,MdBT2和MdMYB1被硝酸鹽和其它環境信號逆向調控。
紐西蘭植物與食品研究所的Dr. Ken Breen研究發現無論一型還是二型紅肉蘋果,果實採收前7-10周內源乙烯濃度增加,一型紅肉蘋果果實表面著色面積與強度與內源乙烯濃度僅微弱相關,二型紅肉蘋果果實紅肉著色面積與強度與內源乙烯濃度呈正相關。在果實成熟時,紅肉著色面積與強度與乾物質含量無緊密相關,只有二型紅肉蘋果紅肉著色強度與乾物質含量有微弱相關。對產地不同的二型紅肉蘋果果實連續兩年的分析表明,果實成熟度、硬度、澱粉指數和可溶性固形物與果肉紅色緊密相關。因此,認為內源乙烯含量和乾物質含量有可能作為果肉紅色的判斷指標,並由此利用栽培措施來提高果肉紅色程度。
紐西蘭植物與食品研究所的Prof. Kui Lin-Wang(林葵)發現無論是轉基因的還是野生型的蘋果果皮中的16種多酚除了p-香豆素奎寧酸之外,不套袋果實比套袋果實含量高。
四、生態、功能與進化(會議口頭報告3個)
紐西蘭威林頓維多利亞大學的Prof. Kevin Gould認為甜菜色素和花青素受同樣環境因素的誘導,都具有緩解非生物脅迫的作用。紅色植物更抗鹽鹼。甜菜色素對pH變化的敏感性不如花青素。
紐西蘭植物與食品研究所的Dr. Nick Albert利用RNA序列分析從地線中分離得到調節類黃酮生物合成的轉錄因子MYB14,利用CRISPR突變和過表達發現MYB14控制蓖麻素和黃酮的生物合成。類黃酮有吸收紫外光的作用,在植物由水生向陸生進化過程中發揮了重要作用。
加拿大的渥德華大學的Prof. Constance Nozzolillo認為,很長時期以來,人們一直錯誤地認為槭樹在秋天呈現橙紅色是由於葉片中葉綠素消失而胡蘿蔔素得以顯現。現在已經證實胡蘿蔔素不僅被葉綠素所掩蓋,也被更為豐富的葉黃素所掩蓋。證實由於葉綠體內的葉黃素與液泡內生成的花色素苷一起形成了色彩繽紛的彩葉景觀,從橙色到緋紅,取決於液泡中花色素苷的含量。
五、園藝與花卉(會議口頭報告5個)
紐西蘭植物與食品研究所的Mareike Knaebel等利用簡單測序(GBS)構建獼猴桃高密度SNP連鎖圖(2325個SNP標記),對第9條和第28條染色體進行了QTLs與紅色果肉的關聯分析。隨機擴增的MYB轉錄因子與第9染色體上QTL位置相同。紅色果肉標記已在植物與食品研究所用於育種實踐。
澳大利亞西澳大學的Michael Considine等致力於研發富含類黃酮的蘋果食品,證實對心血管系統的功能。利用DNA差異晶片顯示技術進行序列分析來篩選分子標記,參考動物模型對蘋果進行系譜分析。
浙江大學的徐昌傑教授報告了『湖景蜜露』和『玉露』桃果實表皮著色不同的原因是因為兩者對紫外光的敏感性不同,前者對UV-A比對UV-B敏感,而後者只對UV-B敏感,相應地兩個品種與花色素苷生物合成的幾個基因的表達對不同的紫外光響應也不同。
紐西蘭植物與食品研究所的Dr. David Lewis研究發現大花惠蘭授粉誘導乙烯的產生,而乙烯是花色素苷生物合成的信號,在啟動衰老過程中乙烯獨立地驅動花色素苷的產生。
六、食品與工業應用(會議口頭報告4個)
美國紐約的Rensselaer技術大學的Prof. Matheos Koffas開發了四個大腸桿菌重組系,組成一個共培養體系,用以從頭開始生產花色素苷,這四個重組細胞系各自負責花色素苷合成的一個中間物質。
美國俄亥俄州立大學的Prof. M. Monica Giusti研究發現唇膏中添加從接骨木和紅心蘿蔔中提取的花色素苷可以起到抗氧化、防紫外線和抗皮膚細胞衰老的作用。
英國利茲大學的Prof. Richard Blackburn等成功地建立一種新的從黑醋慄果皮中提取和純化花色素苷和其它多酚物質的方法,這種方法還可以把果皮中的不同多酚物質區分開來。利用該法提取的色素不僅可以用來給食品調色,還可以用來生產有色化妝品。
德國的Edmund Mach基金組織的Stefan Martens等已經建立起了高效生產花色素苷的植物細胞系和酵母菌細胞系,這些細胞系還可以生產不同的花色素苷用於醫學、藥學和裝飾品研究。
美國北卡大學的Prof. Mary Ann Lila等發現植物蛋白與多酚複合顆粒減輕過敏鼠肥大細胞脫顆粒,減輕過敏個體血漿與IgE凝結。另外,蛋白與多酚複合顆粒還可以調節過敏蛋白在腸內的消化,降低消化性多肽的免疫反應。
與果樹育種負責人Dr Vincent Bus合影
祝軍教授在第九次花青素國際研討會上做報告
嘎拉蘋果轉基因(R6啟動子、35S啟動子)果實比較